DE60308909T2 - FUEL INJECTION VALVE WITH ELECTRICAL CONNECTOR - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zum Dosieren von unter Druck stehenden Strömungsmitteln, insbesondere ein Einspritzventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine.The The present invention relates to a dosing device for dosing of pressurized fluids, in particular an injection valve for a fuel injection system an internal combustion engine.
Diese Dosiervorrichtung ist von einem Typ, der ein Gehäuse mit einer Dosieröffnung, deren Öffnen und Schließen durch die Bewegung einer axial beweglichen Ventilnadel gesteuert wird, eine axial ausfahrbare piezoelektrische Betätigungseinheit, die mit der Ventilnadel zum Steuern von deren Axialbewegung zusammenwirkt, eine thermische Kompensatoreinheit, die mit der piezoelektrischen Betätigungseinheit und dem Gehäuse zusammenwirkt, um eine unterschiedliche Wärmeausdehnung des Gehäuses und der piezoelektrischen Betätigungseinheit zu kompensieren, damit ein elastischer Kontakt zwischen einem Endanschlag des Gehäuses, der piezoelektrischen Betätigungseinheit und der Ventilnadel sichergestellt wird, und einen elektrischen Verbinder zum Zuführen von elektrischem Strom zur piezoelektrischen Betätigungseinheit umfasst.These Dosing device is of a type comprising a housing with a metering orifice, their opening and closing controlled by the movement of an axially movable valve needle is an axially extendable piezoelectric actuator unit, which cooperates with the valve needle for controlling its axial movement, a thermal compensator unit that works with the piezoelectric operating unit and the housing cooperates to a different thermal expansion of the housing and the piezoelectric actuator to compensate, so that elastic contact between an end stop of the housing, the piezoelectric actuator and the valve needle is ensured, and an electric Connector for feeding from electric current to the piezoelectric actuator.
Bei derartigen Dosiervorrichtungen werden das Gehäuse und die piezoelektrische Betätigungseinheit generell aus unterschiedlichen Materialien gefertigt und besitzen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten. Daher müssen spezielle Maßnahmen getroffen werden, um sicherzustellen, dass das Einspritzventil die an den Kraftstoffdurchsatz und die Geometrie des Strahles gestellten Anforderungen erfüllt. Insbesondere ist der Einfluss der Temperatur auf die Hauptfunktionsparameter des Einspritzventils von Bedeutung. Der Durchsatz und andere charakteristische Parameter müssen innerhalb von vorgegebenen Toleranzgrenzen über den gesamten Bereich der Betriebstemperaturen von –40 °C bis +150 °C verbleiben.at Such metering devices are the housing and the piezoelectric operating unit generally made of different materials and own different thermal expansion coefficients. Therefore, must special measures be taken to ensure that the injection valve the to the fuel flow rate and the geometry of the jet Requirements fulfilled. In particular, the influence of temperature on the main functional parameters of the injection valve of importance. The throughput and other characteristic Parameters must within given tolerance limits over the entire range of Operating temperatures from -40 ° C to +150 ° C remain.
Da die piezoelektrische Betätigungseinheit generell einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt als das äußere Gehäuse, hält sie keinen Hertz'schen Kontakt zwischen ihrer festen Endanschlagfläche und dem oberen Ende der Ventilnadel aufrecht.There the piezoelectric actuator generally a lower thermal expansion coefficient owns as the outer casing, it does not hold any Hertzian contact between its fixed end stop surface and the upper end of the Valve needle upright.
Um dieses Problem zu lösen, ist das Einspritzventil in typischer Weise mit einer hydraulischen Thermokompensationseinheit versehen. Wenn die Betriebstemperatur ansteigt, beseitigt die Thermokompensationseinheit das Spiel, das sonst zwischen der Ventilnadel und der piezoelektrischen Betätigungseinheit erzeugt würde.Around to solve this problem, the injector is typically with a hydraulic thermal compensation unit Mistake. As the operating temperature rises, the thermal compensation unit eliminates the play that is otherwise between the valve needle and the piezoelectric operating unit would be generated.
Aufgrund dieser Tatsache muss die elektrische Verdrahtung, die die Oberseite der piezoelektrischen Betätigungseinheit mit der Außenseite des Gehäuses des Einspritzventils verbindet, in entsprechender Weise die Axialbewegungen, d.h. die Ausdehnungen und Kontraktionen der Thermokompensatoruntergruppe, mit hoher Frequenz ermöglichen und trotzdem noch für eine zuverlässige elektrische Verbindung mit der piezoelektrischen Betätigungseinheit sorgen. Bei den gegenwärtigen Konstruktionen sorgt ein bipolarer und flexibler Draht, der aus dem Gehäuse des Einspritzventils tritt, für die elektrische Verbindung mit der piezoelektrischen Betätigungseinheit. Eine derartige Lösung kann jedoch nur für Testexemplare verwendet und nicht für die Standardfertigung von Einspritzventilen eingesetzt werden.by virtue of This fact requires the electrical wiring that is the top the piezoelectric actuator with the outside of the housing the injection valve connects, in a corresponding manner, the axial movements, i.e. the expansions and contractions of the thermal compensator subgroup, enable and with high frequency still for a reliable one electrical connection with the piezoelectric actuator to care. At the present Constructions are provided by a bipolar and flexible wire that comes out of the casing of the injection valve occurs, for the electrical connection with the piezoelectric actuator. Such a solution but only for Trial copies used and not for standard production of Injectors are used.
Eine
weitere Dosiervorrichtung ist in der
Angesichts des vorhergehenden ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Dosiervorrichtung des vorstehend erwähnten Typs mit einem verbesserten elektrischen Verbinder zu schaf fen, der rasche Axialbewegungen des thermischen Kompensators ermöglicht.in view of It is an object of the present invention to provide a Dosing device of the type mentioned above with an improved electrical connector to sheep, the rapid axial movements of the thermal compensator allows.
Dieses Ziel wird mit einer Dosiervorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.This The aim is with a metering device with the features of claim 1 reached. Advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims played.
Erfindungsgemäß sieht die Dosiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 einen elektrischen Verbinder vor, der einen Verbinderkorpus umfasst, welcher einen ersten Satz von Stiften, die mit einer externen Stromquelle verbunden werden können, und einen zweiten Satz von Stiften, die elektrisch mit dem ersten Satz von Stiften verbunden sind und für einen elektrischen Kontakt mit der piezoelektrischen Betätigungseinheit sorgen, enthält, wobei der erste Satz von Stiften starr im Verbinderkorpus montiert ist und der zweite Satz von Stiften im Verbinderkorpus axial beweglich montiert ist, um eine rasche Axialbewegung der Thermokompensatoreinheit zu ermöglichen.According to the invention sees the metering device according to the preamble of claim 1 an electrical connector before, the one Connector body comprising a first set of pins, which can be connected to an external power source, and a second set of pins that are electrically connected to the first set are connected by pins and for an electrical contact with the piezoelectric actuator care, contains, where the first set of pins is rigidly mounted in the connector body and the second set of pins axially movable in the connector body is mounted to a rapid axial movement of the thermal compensator unit to enable.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat jeder der Stifte des ersten Satzes ein erstes Endstück und ein zweites Endstück, wobei die ersten Endstücke mit der externen Stromquelle verbunden werden können und die zweiten Endstücke an die axial beweglichen Stifte des zweiten Satzes elektrisch angeschlossen sind.at a preferred embodiment of the invention, each of the pins of the first set has a first one tail and a second tail, the first end pieces can be connected to the external power source and the second end pieces to the electrically movable pins of the second set electrically connected are.
Es wird ferner bevorzugt, dass jeder der Stifte des zweiten Satzes ein erstes Endstück und ein zweites Endstück aufweist, wobei die ersten Endstücke für einen elektrischen Kontakt mit der piezoelektrischen Betätigungseinheit sorgen und die zweiten Endstücke fixiert und mit den zweiten Endstücken des ersten Satzes von Stiften elektrisch verbunden sind.It is further preferred that each of the pins of the second set comprises a first end piece and a second end piece, the first end pieces providing electrical contact with the piezoelectric actuator unit and fixing the second end pieces and electrically connecting with the second end pieces of the first set of pins connected are.
Die zweiten Endstücke des zweiten Satzes von Stiften können in vorteilhafter Weise mit den zweiten Endstücken des ersten Satzes von Stiften verschweißt oder hartverlötet sein.The second tails of the second set of pens advantageously with the second end pieces of the first set of Pens welded or brazed be.
Vorzugsweise besitzen die zweiten Endstücke des zweiten Satzes von Stiften einen flexiblen Biegebereich, der axiale Schwingungen der Stifte des zweiten Satzes ermöglicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der flexible Biegebereich eine divergierende L-Form.Preferably own the second end pieces of the second set of pins a flexible bending area, the allows axial vibrations of the pins of the second set. In a preferred embodiment According to the invention, the flexible bending region has a diverging L-shape.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektrische Verbinder einen geformten Verbinderkorpus, der die Stifte mit Ausnahme ihrer ersten und zweiten Endstücke verkapselt.According to one further advantageous embodiment According to the invention, the electrical connector comprises a molded one Connector body holding the pins except their first and second Capsules encapsulated.
Zwischen einem ersten und einem zweiten Stift des ersten Satzes der Stifte kann ein elektrischer Widerstand vorgesehen sein. Vorzugsweise ist der elektrische Widerstand zumindest teilweise durch den Verbinderkorpus verkapselt.Between a first and a second pin of the first set of pins An electrical resistance can be provided. Preferably the electrical resistance at least partially through the connector body encapsulated.
Es wird ferner bevorzugt, dass der Verbinderkorpus mindestens ein Befestigungsloch aufweist, um ein Befestigungselement zum Befestigen des Verbinderkorpus mit dem Gehäuse der Dosiervorrichtung aufzunehmen. Eine oder mehrere Schrauben oder andere Befestigungselemente können dann in die Befestigungslöcher eingesetzt werden, um den Verbinderkorpus in einfacher und lösbarer Weise am Gehäuse zu befestigen.It it is further preferred that the connector body at least one mounting hole to form a fastener for securing the connector body with the housing to absorb the metering device. One or more screws or other fasteners can then into the mounting holes can be used to the connector body in a simple and removable manner on the housing to fix.
Zusätzlich oder alternativ hierzu kann der Verbinderkorpus mindestens einen Metalleinsatz aufweisen, der mit dem Gehäuse der Dosiervorrichtung verschweißt werden kann. Eine derartige Schweißverbindung sorgt für eine stabile und haltbare Verbindung.Additionally or Alternatively, the connector body may include at least one metal insert have that with the housing the metering device welded can be. Such a welded joint ensures a stable and durable connection.
Des Weiteren können der Verbinderkorpus und das Gehäuse der Dosiervorrichtung entsprechende Eingriffseinrichtungen zur Befestigung des elektrischen Verbinders am Gehäuse der Dosiervorrichtung besitzen. Dieses Verfahren ermöglicht eine einfache und rasche Verbindung des Verbinders mit dem Gehäuse der Vorrichtung.Of Further can the connector body and the housing the metering device corresponding engagement means for attachment of the electrical connector on the housing of the metering device. This procedure allows a simple and quick connection of the connector to the housing of the Contraption.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der elektrische Verbinder mit einer Schutzkappe versehen, die den Axialschwingungsbereich der zweiten Endstücke des zweiten Satzes von Stiften über einer Auslassfläche des Verbinderkorpus schützt.at a further preferred embodiment The invention relates to the electrical connector with a protective cap provided, the Axialschwingungsbereich the second end of the second Set of pins over an outlet surface of the Connector body protects.
Die Schutzkappe ist vorzugsweise mit einer oberen Fläche des Verbinderkorpus ultraschallverschweißt, um für eine sichere und feste Verbindung zu sorgen.The Protective cap is preferably ultrasonically welded to an upper surface of the connector body to provide a secure fit and to provide a firm connection.
Um die Isolierung gegenüber Wasser und Verunreinigungen, wie Benzin, zu verbessern, ist ein Dichtungselement zwischen dem Verbinderkorpus und dem Gehäuse der Dosiervorrichtung vorgesehen. Vorzugsweise wird das Dichtungselement von einem Dichtungsring, wie einem O-Ring, gebildet.Around the insulation opposite Improving water and contaminants, such as gasoline, is a sealing element provided between the connector body and the housing of the metering device. Preferably, the sealing element of a sealing ring, like an O-ring, formed.
Es können auch andere Dichtungselemente zwischen dem Korpus und einem elektrischen Adapter vorgesehen sein, um zu verhindern, dass Verunreinigungen während des Eichprozesses in das Gehäuse des Einspritzventils eindringen, wenn die Schutzkappe noch nicht vorhanden ist. Bei den meisten Ausführungsformen ist jedoch während des Eichprozesses die Kappe bereits mit dem Gehäuse ultraschallverschweißt.It can also other sealing elements between the body and an electric Adapters may be provided to prevent contamination while the calibration process in the housing penetrate the injector, if the cap is not yet is available. In most embodiments, however, during the Calibration process the cap already ultrasonically welded to the housing.
Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Vorteilen werden folgende Vorteile von den technischen Merkmalen der Erfindung erzielt:
- – es ist keine Überformung erforderlich, da während des Formprozesses keine Komponenten überformt werden müssen;
- – das Einspritzventil kann in einfacher Weise montiert werden;
- – es gibt verschiedene Wege zum Fixieren des elektrischen Verbinders am Gehäuse;
- – es ist möglich, unterschiedliche Arten von Widerständen einzusetzen; und
- – es ist kein Eindringen von Wasser, Benzin oder Dampf möglich.
- No overmolding is required since no components have to be overmolded during the molding process;
- - The injection valve can be easily mounted;
- There are various ways of fixing the electrical connector to the housing;
- It is possible to use different types of resistances; and
- - no penetration of water, gasoline or steam is possible.
Die Konstruktion der Erfindung sowie deren Betriebsweise zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen der Erfindung sind am besten verständlich aus der nachfolgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Hiervon zeigen:The Construction of the invention and its operation together with Other objects and advantages of the invention are best understood the following description of specific embodiments in conjunction with the attached Drawings. Hereof show:
Das äußere rohrförmige Element
Zum Öffnen des
Einspritzventils
Wenn
die vom elektrischen Verbinder
Der
Thermokompensator
Der
Verbinderkorpus
Die
zweiten Endstücke
Die
flexiblen Biegebereiche ermöglichen
Axialschwingungen der piezoelektrischen Betätigungseinheit
Ein
elektrischer Widerstand
Der
Verbinderkorpus
Um
freie Axialschwingungen der zweiten Stifte mit ihrer divergierenden
L-Form, die von ihrer Auslassöffnung
Die
Schutzkappe
Um
ein mögliches
Eindringen in das Einspritzventil zu verhindern, beispielsweise
ein Eindringen durch das zwischen dem modularen Verbinder
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